甘房危巖體變形機制及穩(wěn)定性分析

摘 要：甘房危巖體位于金陽縣包谷山村省道S208內(nèi)側(cè)陡崖處。危險區(qū)居住著包谷山村甘房組十幾戶居民，天地壩鎮(zhèn)中心校亦位于危險范圍內(nèi)，危巖體危害性大。文章結(jié)合該區(qū)的地形地貌特點，分析了危巖體形成發(fā)育的環(huán)境地質(zhì)條件，變形機理和影響因素。重點分析了巖體上下部位因巖性的差異而導致卸荷裂隙發(fā)育及巖體裂隙發(fā)育的過程，在此基礎(chǔ)上，運用赤平投影圖解的方法，分析了控蹦結(jié)構(gòu)面與臨空面之間的空間關(guān)系，對危巖體進行評價，得出崩塌的類型和特征與實際相符。

關(guān)鍵詞：危巖體；地質(zhì)條件；變形機理；赤平投影；穩(wěn)定性

甘房危巖體位于金陽縣省道S208內(nèi)側(cè)，地理中心坐標：X=3069985、Y=18327316。區(qū)內(nèi)為甘房組居民集中居住區(qū)，危巖體主要分布于斜坡體中部，危巖帶體積約2100m3。該危巖體的存在，嚴重影響了當?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)和生活秩序。已造成2間房屋被毀（房屋現(xiàn)已翻新），幸無人員傷亡。危險區(qū)居住著天地壩鎮(zhèn)甘房組十幾戶居民，天地壩鎮(zhèn)中心校亦位于危險范圍內(nèi)。危巖帶沿斜坡帶呈近南北向展布，坡度總體在54°～78°左右，局部在80°以上，危巖帶沿走向長約35m，寬約10m，厚度約6m。危巖帶所在區(qū)域高程約1600.42m，距離坡腳省道S208高差約50m。而其中的危巖為帶狀砂巖中被裂隙切割形成的危險塊體，呈探頭懸空及孤立塊體斜靠等形式分布在砂巖陡崖上，危巖體受新構(gòu)造運動作用，在陡崖帶形成卸荷拉裂帶，加之巖體中原有構(gòu)造裂隙的切割，形成傾向坡外的楔形體，在暴雨產(chǎn)生的空隙水壓力、地震及爆破震動等作用下，促使分割體重心外移，誘發(fā)崩塌發(fā)生。

1 危巖體的環(huán)境地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

危巖崩塌帶沿山脊近南北展布北高南低，崩塌帶后緣高程1600～1630m。北段、中部山脊稍寬緩，坡角54～78°，局部為陡崖陡崖高20～40m。南段山脊為典型的“刀背嶺”地形，地形險峻，陡崖高50～90m，陡崖下部為陡斜坡地形，坡角40～45°坡面不平，孤石林立。整個崩塌帶地勢總體呈北高南低之勢，坡頂坡腳相對高差約120～140余米，溝谷深割，地形地貌條件復(fù)雜。

1.2 地層巖性

據(jù)現(xiàn)場勘探揭露與調(diào)繪，出露地層有第四系全新統(tǒng)耕植土（Q4ml）和殘坡積碎石土（Q4el+dl）。下伏基巖為寒武系滄浪鋪組（∈c）砂巖，砂巖呈灰白到青灰色，巨厚到塊層狀構(gòu)造，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，主要礦物成分為石英、長石，少量云母及暗色礦物，新鮮巖體巖質(zhì)較硬，強風化厚度1～3m，裂隙發(fā)育。砂巖下方夾厚度不等的泥巖，紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，主要成分為粘土礦物及石英、云母，強風化深度3～5m，表層多呈碎裂崩落。據(jù)分析，下部的泥巖和少量粉砂巖抗風化能力較弱，致使下方易被掏空形成巖腔，在上部巖體的自重作用下，基座的軟質(zhì)巖石發(fā)生壓縮流變及剪切流變，對陡崖帶上部巖體破壞起控制作用。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

經(jīng)過對斜坡體節(jié)理裂隙調(diào)查，危巖體主要受5組結(jié)構(gòu)面控制，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及性狀分別為：①320°∠24°，層理面，崩塌的底滑面。②282°∠76°，裂隙面，裂隙面平直，裂縫寬度1mm～10mm，間距0.2m～0.5m，構(gòu)成崩塌的后緣控制面。③130°∠66°，為裂隙面，裂隙面較平直，泥質(zhì)填充為側(cè)向控制面。④212°∠64°，為裂隙面，裂隙面平直，局部微彎，間距0.3m～1.5m，構(gòu)成崩塌的側(cè)向控制面。⑤28°∠70°，為裂隙面，泥質(zhì)填充，亦為側(cè)向控制面。據(jù)野外地面調(diào)查，區(qū)內(nèi)荷裂隙發(fā)育，貫通性好，多無充填或少量泥質(zhì)充填，結(jié)合差，與層面組合切割巖體形成獨立塊體，對危巖塊體的形成和破壞起決定性因素。

1.4 水文地質(zhì)條件

調(diào)查區(qū)主要是自然降雨補給，由于微地貌主要為逆向坡地形，地表水排泄條件一般，地表水在坡體大部分呈散流狀，匯入坡內(nèi)較大沖溝。調(diào)查區(qū)降雨量較大，促進了巖體與基座的風化作用，產(chǎn)生靜水壓力，同時水對裂隙內(nèi)充填物質(zhì)有軟化作用，在流動時還能帶走細粒物質(zhì)，降低縫內(nèi)充填物的凝聚力，惡化危巖體穩(wěn)定性。

2 危巖體形成機制及評價

2.1 危巖形成機制分析

如前所述，調(diào)查區(qū)地形陡峻，陡崖眾多，地形臨空條件好。受構(gòu)造影響，巖體多碎裂，下部破碎巖體風化剝落形成凹腔，或局部軟質(zhì)粉砂巖風化剝落臨空。巖體中各裂隙面與層面組合將巖體切割成梭型體或柱狀體，在下部基座巖體發(fā)生崩落形成臨空的情況下，上部巖體即發(fā)生崩落或卸荷裂隙發(fā)展擴大形成危巖。區(qū)內(nèi)降雨豐沛，氣溫年較差和日較差大，坡頂植被生長良好，植被根須發(fā)達，根劈作用較強。

此外，由于多組結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不穩(wěn)定的塊體，當?shù)撞堪记换蚺R空發(fā)育深大時，上部巖體失去支撐，卸荷作用加劇，形成切割巖體的結(jié)構(gòu)面，從而形成墜落式危巖。當?shù)撞啃纬砂记换虬l(fā)育不大時，底部巖體對上部結(jié)構(gòu)面切割成的不穩(wěn)定塊體起到良好支撐作用，此時在裂隙水壓力、植物根劈作用等作用下易形成傾倒式危巖體。

2.2 危巖體穩(wěn)定性評價

根據(jù)崩塌變形特征，區(qū)內(nèi)危巖一直處于發(fā)展變形過程中，結(jié)合危巖破壞模式及已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象，采用赤平投影圖對崩塌帶的穩(wěn)定性進行定性分析評價。陡崖帶總體坡向122°，坡角72°，結(jié)合巖層和裂隙面的產(chǎn)狀可作出赤平投影如圖1所示。

首先，分析單組裂隙對邊坡穩(wěn)定性的影響。由圖1可見，裂隙1傾向與巖體坡向相同，傾角小于坡角，為外傾不利結(jié)構(gòu)面，對邊坡的穩(wěn)定影響大；裂隙2傾向與坡向相反，不影響邊坡的穩(wěn)定；裂隙3與裂隙4傾向與坡向近垂直，傾角小于坡角，對邊坡穩(wěn)定影響不大。經(jīng)赤平投影，可解得每兩組裂隙相交所形成梭線的傾覆方向和傾覆角與坡向、坡度的關(guān)系，進過分析列舉其中導致巖體失穩(wěn)的3組裂隙組合如表1所示。

由表1可見，結(jié)構(gòu)面組合不利于巖體穩(wěn)定的組合情況有：裂隙1與裂隙2組合，裂隙1與裂隙3組合，裂隙1與裂隙4組合。其組合情況均為傾向與坡向相同，且傾覆角均小于坡角，形成危險外傾結(jié)構(gòu)面組合，上述三種裂隙組合在適宜條件下一旦貫通，將對危巖體切割成碎裂的、不穩(wěn)定柱狀體。

通過野外調(diào)查判別及赤平投影分析可知，崩塌區(qū)陡崖帶在天然、暴雨工況是穩(wěn)定的，這符合陡崖帶經(jīng)歷多年暴雨影響并未發(fā)生大規(guī)模破壞失穩(wěn)的事實，定性分析符合野外鑒別結(jié)果，綜合分析評價說明區(qū)內(nèi)陡崖在天然及暴雨工況下不會整體或大規(guī)模破壞失穩(wěn)。而上述赤平投影分析中可看出，受結(jié)構(gòu)面切割形成的眾多危巖體穩(wěn)定性較差，在振動、暴雨等不利工況下易發(fā)生崩塌失穩(wěn)，眾多危巖體處于基本穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，這也符合陡崖帶上碎裂巖塊在暴雨時常發(fā)生崩落的事實。因而，在不利工況下崩塌帶發(fā)生局部崩塌失穩(wěn)的可能性較大。

3 結(jié)束語

該危巖體的形成機制受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、降雨作用和植物根劈等作用的影響，更重要的是受地層巖性和結(jié)構(gòu)裂隙的控制。地層巖性的下軟上硬，導致巖體底部凹腔或臨空發(fā)育深大，上部失去支撐，卸荷作用加劇。幾組裂隙和裂隙的組合更是將巖體切割成碎裂的、不穩(wěn)定的柱狀體，不利于巖體整體的的穩(wěn)定。

參考文獻

[1]盧達.基于赤平投影法的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道建筑，2010（11）.

[2]E.Hoek，J.W.Bray.Rock Slope Engineering.1983.

[3]聶忠權(quán).龍溝灣崩塌危巖體穩(wěn)定性分析[J].公路交通科技，2010（8）.